KR102333846B1 - Press forming method of sheet material - Google Patents
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Abstract
천판부에, 폐색 돌출 형상의 돌기부를 갖는 성형 부재를 프레스 성형할 때에, 예비 성형 후, 목표 형상으로 성형하는 것으로 하고, 그 때, 예비 성형에 있어서의 성형 형상을, 프레스 성형 해석에 의해, 이하에 서술하는 S1, S2 의 순서로 구함으로써, 고강도 강판을, 파단이나 주름의 발생없이 목표 형상으로 성형할 수 있는 판재의 프레스 성형 방법을 제공한다.
S1 : 목표 형상의 돌기부 영역을 유한 요소 해석용의 평면 요소와 절점으로 이산화한다
S2 : 이산화된 부위에 대하여, 그 내측으로부터 평면 요소의 법선 방향으로 내력을 가하고, 다음의 조건 a, b 하에서 변형시킨다
(a) 구성하는 평면 요소의 변형은 탄성 변형 범위 내
(b) 이웃하는 평면 요소끼리의 각도는 변화 자유When press-molding a molded member having a protrusion of an obstructed protruding shape on the top plate portion, it is assumed that the molded member is molded into a target shape after preliminary molding. Provided is a press forming method of a sheet material capable of forming a high-strength steel sheet into a target shape without occurrence of breakage or wrinkles by obtaining in the order of S1 and S2 described above.
S1: Discretize the projection region of the target shape into planar elements and nodes for finite element analysis.
S2: For the discretized region, a proof force is applied from the inside in the direction normal to the planar element, and deformed under the following conditions a and b
(a) the deformation of the constituting planar element is within the elastic deformation range
(b) The angle between neighboring planar elements is free to change
Description
본 발명은, 금속 소판 (素板) 으로부터 자동차 부품 등의 부재를 프레스 성형에 의해 제작하는 경우에, 재료의 파단을 방지하면서, 목표한 형상을 안정적으로 얻을 수 있는 판재의 프레스 성형 방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a press forming method of a sheet material that can stably obtain a target shape while preventing material breakage when a member such as an automobile part is produced from a metal plate by press forming. .
최근, 환경 문제에서 기인한 자동차 차체의 경량화를 위해, 자동차 부품으로서 고강도 강판이 다용되고 있다.In recent years, in order to reduce the weight of an automobile body due to an environmental problem, a high-strength steel sheet is often used as an automobile part.
또, 자동차 부품의 제작에는, 제작 비용이 우수한 프레스 성형이 사용되는 경우가 많다.Moreover, press molding excellent in manufacturing cost is used for manufacture of an automobile part in many cases.
그러나, 고강도 강판은, 저강도인 강판과 비교하면, 연성이 낮아 파단을 일으키기 쉽기 때문에, 목표 형상의 부재를 프레스 성형에 의해 얻는 것은 반드시 용이하지는 않다.However, since a high-strength steel sheet has low ductility and is easy to break when compared with a low-strength steel sheet, it is not always easy to obtain a member having a target shape by press forming.
또, 차체 경량화를 목적으로 한 사용 강판의 고강도화는, 강판의 박육화와 동일한 의미이지만, 판두께가 얇은 강판일수록 프레스 주름이 발생하기 쉬운 데에도 문제를 남기고 있었다.In addition, although increasing the strength of the steel sheet used for the purpose of reducing the body weight has the same meaning as the thickness reduction of the steel sheet, there is also a problem in that the thinner the sheet thickness is, the more likely the press wrinkle is generated.
따라서, 파단이나 프레스 주름을 억제하기 위한 프레스 성형 공법의 개발이 강하게 요구되고 있다.Accordingly, there is a strong demand for the development of a press forming method for suppressing breakage and press wrinkling.
특허문헌 1 및 특허문헌 2 에는, 파단 및 프레스 주름이 발생하지 않는 중간 성형체를 제작하고, 그 후의 공정에서 프레스 성형을 실시함으로써, 최종적으로 파단 및 프레스 주름이 발생하지 않는 제품을 얻기 위한 수법이 개시되어 있다.
프레스 성형시에 있어서의 파단을 억제하는 수법으로는, 예비 성형 공정으로서 형상을 완화한 중간 성형체를 제작하고, 그 후에 리스트라이크 성형을 실시하여, 목표로 하는 형상으로 하는 수법이 유효하다고 생각된다.As a method of suppressing the fracture|rupture at the time of press molding, the method of producing the intermediate-formed object with a relaxed shape as a preforming process, then performing restrike molding, and setting it as a target shape is considered effective.
전술한 특허문헌 1 및 특허문헌 2 는 모두, 파단을 억제하기 위한 중간 성형체를 제작하고, 그 후에 리스트라이크를 실시하는 공법을 제안한 것이다.
그러나, 특허문헌 1 은, 후공정에서 대규모 소재의 유입과 회전을 이용하는 것이기 때문에, 주위가 해방되어 있고, 재료의 이동이 용이한 플랜지부의 파단 위험부에 밖에 적용할 수 없다.However, since
또, 특허문헌 2 는, 제품 내부의 성형 불량을 억지하기 위해 중간 성형체의 설계 지침을 나타내는 것이지만, 최종 형상을 격자상으로 구획하거나, 도심 (圖心) 으로부터 방사상으로 설정한 단면 내에 있어서의 형상 변경의 논의에 그치고 있다. 실제 리스트라이크 성형시의 재료 거동은, 반드시 격자상으로 구획된 방향이나 도심으로부터 방사상으로 변형하는 것은 아니고, 임의의 방향으로 삼차원적이기 때문에, 그것을 고려하지 않고 중간 성형체를 설계한 경우에는, 재료의 유입을 컨트롤할 수 없다. 또, 그 실시시에는 다대한 노력과 시간을 필요로 한다는 문제도 있었다.In addition, although
본 발명은, 상기 과제를 유리하게 해결하는 것으로, 삼차원적 변형을 고려한 후에, 프레스 성형을 2 공정으로 나누고, 최초의 공정에서 목표 형상과 표면적이 동일하고 또한 성형이 간이한 형상으로 예비 성형하고, 그 후에 파단없이 목표 형상으로 성형하는 것으로 이루어지는 판재의 프레스 성형 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.The present invention advantageously solves the above problems, and after considering three-dimensional deformation, press forming is divided into two steps, and in the first step, the target shape and the surface area are the same and the shape is preformed into a shape that is easy to form, It aims at proposing the press forming method of the board|plate material which consists of shaping|molding to a target shape without fracture|rupture after that.
즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.That is, the summary structure of this invention is as follows.
1. 천판부와 세로벽부 및 플랜지로 이루어지는 단면 해트형으로서, 그 천판부에, 폐색 돌출 형상의 돌기부를 갖는 성형 부재를, 금속 소판으로부터 프레스 성형할 때에,1. When a molded member having a cross-section hat-shaped having a top plate portion, a vertical wall portion and a flange, and having a protrusion in a closed protrusion shape on the top plate portion, is press-molded from a metal plate,
먼저, 프레스 성형 해석에 의해, 상기 돌기부 영역의 천판부에 대해, 하기에 서술하는 S1, S2 의 순서로, 목표로 하는 형상과 표면적이 거의 동일하고 또한 성형이 간이한 예비 성형 형상을 구하고,First, by press forming analysis, for the top plate portion of the protrusion region, in the order of S1 and S2 described below, a preformed shape with substantially the same surface area as the target shape and easy forming is obtained,
이어서, 금속 소판을, 구한 상기 예비 성형 형상으로 프레스 성형하고, 그리고 나서, 해당 지점을 목표로 하는 최종 형상으로 폼 성형하는, 판재의 프레스 성형 방법.Next, a press forming method of a sheet material, wherein the metal platelet is press-formed into the obtained preform shape, and then form-formed into a final shape targeted at the point.
S1 : 목표 형상의 돌기부 영역을 유한 요소 해석용의 평면 요소와 절점으로 이산화한다S1: Discretize the projection region of the target shape into planar elements and nodes for finite element analysis.
S2 : 이산화된 부위에 대하여, 그 내측으로부터 평면 요소의 법선 방향으로 내력 (內力) 을 가하고, 다음의 조건 a, b 하에서 변형시킨다S2: For the discretized portion, a proof force is applied from the inside in the direction normal to the planar element, and deformed under the following conditions a and b
(a) 구성하는 평면 요소의 변형은 탄성 변형 범위 내(a) the deformation of the constituting planar element is within the elastic deformation range
(b) 이웃하는 평면 요소끼리의 각도는 변화 자유(b) The angle between neighboring planar elements is free to change
본 발명에 의하면, 천판부와 세로벽부 및 플랜지로 이루어지는 단면 해트형이고, 또한 천판부에, 주위가 닫힌 돌출 형상의 돌기부를 갖는 성형 부재를 금속 소판으로부터 성형할 때에, 유한 요소 해석을 사용하여 최적인 중간 성형체를 자동적으로 설계할 수 있게 되고, 그 결과, 균열이나 프레스 주름을 일으키지 않는 금속 소판으로부터의 프레스 성형이 가능해졌다.According to the present invention, when forming a molded member having a hat-shaped cross-section comprising a top plate portion, a vertical wall portion and a flange, and a protrusion portion having a closed periphery on the top plate portion, from a metal plate, it is optimal using finite element analysis. It became possible to automatically design a phosphorus intermediate molded body, and as a result, it became possible to press-form from a metal platelet which does not generate|occur|produce a crack or a press wrinkle.
도 1 은, 천판부에, 폐색 돌출 형상의 돌기부를 갖는 성형 부재를 나타내는 도면이다.
도 2a 는, 본 발명의 취지를 나타내는 개략도이고, 목표로 하는 돌출부의 형상의 일례이다.
도 2b 는, 상기 돌출부를 평면 요소와 절점으로 이산화한 상태를 나타내는 도면이다.
도 2c 는, 상기 돌출부의 예비 형상을 나타내는 도면이다.
도 3a 는, 돌기부 주변을 이산화한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3b 는, 도 3a 의 주요부 확대도이다.
도 4a 는, 이산화된 부위에 내압을 부여한 후의 중간 성형체의 형상을 나타내는 도면이다.
도 4b 는, 이산화된 부위의 목표 형상을 나타내는 도면이다.
도 5a 는, 제 1 공정이 얕은 드로잉 성형, 제 2 공정이 패드가 부착된 굽힘 성형으로 이루어지는 비교법을 나타내는 도면이다.
도 5b 는, 도 5a 에 있어서의 패드 누름 위치를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 종래법 1 에서 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 비교법 1 에서 얕은 드로잉 성형 (제 1 공정) 했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 비교법 1 에서 패드가 부착된 굽힘 성형 (제 2 공정) 했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 본 발명법 1 에 따라 중간 성형체 형상으로 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 10 은, 본 발명법 1 에 따라 목표 형상으로 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 11 은, 실시예 2 에서 대상으로 하는 부품 형상을 나타내는 도면이다.
도 12 는, 실시예 2 의 대상 부품을 종래법 2 에서 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 실시예 2 의 대상 부품을 비교법 2 에서 얕은 드로잉 성형 (제 1 공정) 했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 14 는, 실시예 2 의 대상 부품을 비교법 2 에서 패드가 부착된 굽힘 성형 (제 2 공정) 했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 15a 는, 실시예 2 의 대상 부품의 파단 위험부 부근을 이산화한 상태를 나타내는 도면이다.
도 15b 는, 도 15a 의 주요부 확대도이다.
도 16a 는, 이산화된 부위에 내압을 부여한 후의 중간 성형체의 형상을 나타내는 도면이다.
도 16b 는, 이산화된 부위의 목표 형상을 나타내는 도면이다.
도 17 은, 본 발명법 2 에 따라 중간 성형체 형상으로 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.
도 18 은, 본 발명법 2 에 따라 목표 형상으로 성형했을 때의 판두께 감소율을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the shaping|molding member which has a protrusion part of a block protrusion shape in a top plate part.
Fig. 2A is a schematic diagram showing the gist of the present invention, and is an example of the shape of a target protrusion.
Fig. 2B is a view showing a state in which the protrusion is discretized into a planar element and a node.
Fig. 2C is a view showing a preliminary shape of the protrusion.
Fig. 3A is a diagram showing a state in which the periphery of the protrusion is discretized.
Fig. 3B is an enlarged view of the main part of Fig. 3A;
Fig. 4A is a diagram showing the shape of the intermediate molded body after applying internal pressure to the discretized portion.
Fig. 4B is a diagram showing a target shape of a discretized region.
Fig. 5A is a view showing a comparative method in which the first step is shallow drawing forming and the second step is bending forming with a pad attached.
FIG. 5B is a diagram showing a pad pressing position in FIG. 5A .
Fig. 6 is a view showing the rate of reduction in plate thickness when forming by the
Fig. 7 is a diagram showing the reduction rate of sheet thickness when shallow drawing forming (first step) is performed in
Fig. 8 is a diagram showing the rate of reduction in plate thickness when bending molding with a pad (second step) is carried out in
Fig. 9 is a view showing the reduction rate of plate thickness when molded into an intermediate molded body shape according to the
Fig. 10 is a view showing the reduction rate of plate thickness when molded into a target shape according to the
11 : is a figure which shows the component shape made into the object in Example 2. FIG.
Fig. 12 is a diagram showing the plate thickness reduction rate when the target part of Example 2 is molded by the
13 : is a figure which shows the plate|board thickness reduction rate at the time of carrying out shallow drawing forming (1st process) by the
Fig. 14 is a diagram showing the reduction in plate thickness when the target part of Example 2 is subjected to padded bending molding (second step) in
It is a figure which shows the state in which the fracture|rupture danger part vicinity of the target component of Example 2 was discretized.
Fig. 15B is an enlarged view of the main part of Fig. 15A.
Fig. 16A is a view showing the shape of the intermediate molded body after applying an internal pressure to the discretized portion.
Fig. 16B is a diagram showing a target shape of a discretized site.
Fig. 17 is a view showing the reduction rate of plate thickness when molded into an intermediate molded body shape according to the
Fig. 18 is a view showing the rate of reduction in plate thickness when molded into a target shape according to the
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be specifically described.
예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같은, 천판부 (11) 와 세로벽부 (12) 및 플랜지 (13) 로 이루어지는 단면 해트형의 성형 부재로서, 또한 천판부 (11) 에, 주위가 닫힌 돌출 형상 즉 폐색 돌출 형상의 돌기부 (14) 를 갖는 형상이 되는 성형 부재 (10) 에 대해, 프레스 성형 금형을 사용하여 1 회의 공정으로 성형하고자 해도, 목표 형상이 복잡하고 또한 사용 재료의 연성이 낮은 경우에는, 상기 돌기부 부근에서 파단을 일으켜, 목표로 하는 형상의 제품을 얻을 수 없다.For example, as shown in FIG. 1 , as a cross-section hat-shaped molded member comprising the
이 문제를 해결하기 위해, 프레스 성형 공정을 복수로 분할하는 수법이 채택되는 경우가 있다. 즉, 예비 성형 공정에서 완만한 형상으로 프레스 성형하고, 후공정에서 목표 형상으로 하기 위해 재차 프레스 성형 (리스트라이크) 을 실시하는 방법이다. 이 때, 예비 성형 공정에서 제작하는 성형체 (이하, 예비 성형체 또는 중간 성형체라고 부른다) 의 형상의 설계는, 종래는, 설계자의 경험이나 노하우에 의해 실시되고 있었다.In order to solve this problem, the method of dividing|segmenting a press forming process into a plurality may be adopted. That is, it is a method of press-molding to a gentle shape in a preliminary molding step, and performing press molding (restrike) again in order to set it as a target shape in a post-process. At this time, the design of the shape of the molded object (hereinafter, referred to as a green body or an intermediate molded body) produced in the preliminary molding process has conventionally been performed by the designer's experience and know-how.
최근에는, 파단 영역을 포함하는 격자상 또는 도심으로부터 방사상의 제품 단면을 취하고, 그 단면 선 길이를 적절한 범위 내로 하면서 변형시킴으로써, 리스트라이크 공정에 있어서의 재료의 신축이 억제되어, 파단이나 주름이 없는 제품을 얻을 수 있다는 취지에 기초한 설계가 실시되게 되었다 (예를 들어 특허문헌 2).In recent years, by taking a cross-section of a product radially from the lattice or centroid including the fracture region and deforming the cross-sectional line length within an appropriate range, expansion and contraction of the material in the restrike process is suppressed, and there is no fracture or wrinkling. Design based on the effect that a product can be obtained has come to be implemented (for example, patent document 2).
그러나, 리스트라이크가 실시되었을 때의 재료의 변형은, 격자상 또는 도심으로부터 방사상의 단면 내를 따라 실시되는 경우는 드물고, 통상은 임의의 방향으로 삼차원적인 재료의 이동이 거의 모든 영역에 걸쳐 발생한다. 따라서, 특허문헌 2 에 기재되는 단면 선 길이를 맞춘다는 취지만으로는, 리스트라이크시에 파단이나 주름의 문제를 일으키는 경우가 많고, 시행 착오를 반복하여 중간 성형체의 형상을 결정하지 않으면 안되어, 최악의 경우에는 적합한 중간 성형체의 형상이 구해지지 않는 경우도 있었다.However, when the restrike is applied, the deformation of the material is rarely carried out along the cross section radially from the grid or centroid, and usually three-dimensional material movement in an arbitrary direction occurs over almost all areas. . Therefore, only to the effect of matching the cross-sectional line length described in
그래서, 본 발명자들은, 단면 선 길이를 사용한 취지로는 대응할 수 없는 삼차원적인 재료의 변형에 대응하기 위해, 프레스 성형 해석으로서 삼차원 유한 요소법을 이용함으로써 최적인 중간 성형체를 구하는 것을 생각하였다.Therefore, the present inventors considered to obtain an optimal intermediate molded body by using a three-dimensional finite element method as a press forming analysis in order to cope with the deformation of a three-dimensional material that cannot be coped with by using a cross-sectional line length.
이하, 본 발명의 취지를, 도 2a ∼ 도 2c 에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the meaning of this invention is demonstrated based on FIG. 2A - FIG. 2C.
도 2a 에, 목표로 하는 돌출부의 형상의 일례를 나타낸다. 도 2a ∼ 도 2c 에서는, 알기 쉽게 하기 위해 이차원 단면으로 나타내고 있지만, 실제로는 삼차원적인 형상을 고려할 필요가 있다.An example of the shape of the target protrusion part is shown to FIG. 2A. In Figs. 2A to 2C, a two-dimensional cross section is shown in order to make it easy to understand, but in reality, it is necessary to consider a three-dimensional shape.
이어서, 이 목표 형상으로 하기 위한 돌출부 영역 (1 ∼ 8) 을, 도 2b 에 나타내는 바와 같이 평면 요소와 절점으로 이산화한다 (메시를 작성한다). 또한, 도면 중, 번호 1 ∼ 8 로 나타낸 각 절점 사이의 거리는 가능한 한 동등해지도록 하는 것이 바람직하다.Next, as shown in Fig. 2B, the
이어서, 유한 요소법 (Finite Element Method) 을 사용하여, 다음 공정에서 최종 성형이 간편해지는 완만한 예비 형상을 구한다 (도 2c). 이 때 각 절점에서 접속된 각 변은, 구부러짐이 자유롭고, 또 구한 완만한 예비 형상과 목표 형상은 표면적이 거의 동일해지도록 하는 것이 바람직하다.Then, using the Finite Element Method, a gentle preliminary shape that facilitates final molding in the next step is obtained ( FIG. 2C ). At this time, it is preferable that each side connected at each node is free to bend, and that the obtained gentle preliminary shape and the target shape have substantially the same surface area.
즉, 이산화된 부위에 대하여, 그 내측으로부터 평면 요소 (쉘 요소라고도 한다) 의 법선 방향으로 내력을 가하여, 예비 형상을 결정하지만, 그 때 중요한 것이, (a) 구성하는 평면 요소의 변형은 탄성 변형 범위 내로 하는 것과, (b) 이웃하는 평면 요소끼리의 각도는 변화 자유로 하는 것이다.That is, the preliminary shape is determined by applying a proof force to the discretized portion in the normal direction of the planar element (also referred to as a shell element) from the inside thereof. (b) The angle between adjacent planar elements is allowed to change freely.
이렇게 하여, 도 2c 에 나타내는 바와 같은, 완만한 형상의 예비 형상이 결정된다.In this way, the preliminary shape of the gentle shape as shown in FIG. 2C is determined.
다음으로, 실제 프레스 성형에 있어서는, 상기와 같이 하여 구한 예비 형상 (도 2c) 의 금형을 제작하고, 블랭크를 예비 형상으로 성형한 후, 리스트라이크에 의해 목표 형상 (도 2a) 으로 성형하는 것이다.Next, in actual press molding, the mold of the preliminary shape (FIG. 2C) obtained as described above is produced, the blank is molded into the preliminary shape, and then the mold is molded into the target shape (FIG. 2A) by restrike.
다음으로, 상기 방법을 이용한 구체적인 순서에 대해 설명한다.Next, a specific procedure using the above method will be described.
먼저, 도 1 에 나타낸 목표 형상 중에서 파단이나 주름이 문제가 되는 부위를 포함하는, 천판부 (11) 및 세로벽부 (12) 와의 접속 능선부를, 평면 요소와 절점으로 이산화하고, 근접하는 절점을 선분으로 연결하고, 선분으로 둘러싸인 영역을 평면 요소로 한다 (메시를 작성한다). 이 모식도를 도 3a 에 나타낸다. 또한, 도 3b 는, 주요부 확대도이다.First, in the target shape shown in Fig. 1, the connecting ridge line portion between the
이 때, 이산화된 각 절점의 간격은 특별히 제한되지 않지만, 판두께의 50 % ∼ 300 % 정도로 하는 것이 바람직하다.At this time, although the space|interval in particular between each discretized node is not restrict|limited, It is preferable to set it as about 50 % - 300 % of plate|board thickness.
다음으로, 이산화된 부위를 구성하는 평면에, 부위의 내측으로부터 평면 요소의 법선 방향으로 내압을 부여하여 변형시키는 유한 요소 해석을 실시한다. 이 때, 구성하는 각 평면 요소의 변형은 탄성 변형 범위 내로 하고, 또 이웃하는 평면 요소끼리의 각도는 변화 자유의 조건으로 실시한다.Next, a finite element analysis is performed in which the plane constituting the discretized region is deformed by applying an internal pressure from the inside of the region to the normal direction of the planar element. At this time, the deformation of each of the planar elements constituting it is made within the elastic deformation range, and the angles between the adjacent planar elements are carried out under conditions of freedom of change.
이상에 의해, 목표 형상보다 형상이 완만하기 때문에 성형이 용이하고, 또한 목표 형상과 동일한 표면적을 갖는 중간 성형체의 형상을, 용이하게 구할 수 있다. 얻어지는 중간 성형체의 형상의 예를 도 4a 에 나타낸다. 도 4a 는, 내압을 부여한 후의 중간 성형체의 형상 (예비 형상), 도 4b 는, 목표 형상이다.As described above, since the shape is gentler than the target shape, it is easy to form and the shape of the intermediate molded body having the same surface area as the target shape can be easily obtained. An example of the shape of the intermediate molded body obtained is shown in FIG. 4A. Fig. 4A is the shape (preliminary shape) of the intermediate molded body after applying the internal pressure, and Fig. 4B is the target shape.
이렇게 하여 얻어진 중간 성형체는, 목표 형상보다 형상이 완만하고 국소적인 변형이나 응력 집중을 회피할 수 있기 때문에, 파단이나 주름은 발생하지 않는다. 또, 계속해서 중간 성형체로부터 목표 형상으로 폼 성형하면, 이 폼 성형에서는 각 평면 요소와 절점에 굽힘 변형이 실시될 뿐이므로 평면 요소가 변형되기 어렵다. 따라서, 파단이나 주름이 발생하지 않는 중간 성형체가 얻어지고, 그 중간 성형체로부터 목표 형상으로의 프레스 성형시에는 새로운 신축은 발생하지 않고, 그 때문에, 최종적으로 파단이나 주름의 발생없이 목표로 하는 형상을 얻을 수 있다.The intermediate molded body thus obtained has a gentler shape than the target shape, and since local deformation and stress concentration can be avoided, fractures or wrinkles do not occur. Further, if the intermediate molded body is subsequently formed into a target shape, in this form molding, only bending deformation is applied to the respective planar elements and nodes, so that the planar elements are hardly deformed. Therefore, an intermediate molded body that does not break or wrinkle is obtained, and new expansion and contraction does not occur during press molding from the intermediate molded body to a target shape. can be obtained
실시예Example
(실시예 1)(Example 1)
도 1 에 나타낸 형상의 부재를, 프레스 성형에 의해 제작한다. 재료는 1180 ㎫ 급, 판두께 1.2 ㎜ 의 강판으로 한다.A member having the shape shown in Fig. 1 is produced by press molding. The material is a steel plate of 1180 MPa class and a plate thickness of 1.2 mm.
종래법으로는, 드로 성형의 1 공정만으로 하였다 (종래법 1).In the conventional method, it was set as only one process of draw molding (conventional method 1).
또, 비교법으로는, 도 5a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 공정을 얕은 드로잉 드로 성형, 제 2 공정을 패드가 부착된 폼 성형으로 하였다 (비교법 1). 여기서, 도 5a 는 성형 형상, 도 5b 는 패드 누름 위치를 나타낸다.Moreover, as a comparative method, as shown in FIG. 5A, the 1st process was made into shallow drawing-draw molding, and the 2nd process was made into foam molding with a pad (comparative method 1). Here, FIG. 5A shows a molding shape, and FIG. 5B shows a pad pressing position.
본 발명법으로는, 제 1 공정을 드로 성형, 제 2 공정을 폼 성형으로 하였다 (본 발명법 1).In the method of the present invention, the first step was draw molding and the second step was foam molding (Invention Method 1).
먼저, 종래법 1 에서 성형한 결과를 도 6 에 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 종래법 1 에서는, 국소적으로 큰 판두께 감소가 발생하고, 이 부위로부터 파단을 일으킨다.First, the result of molding in the
또, 비교법 1 에서, 중간 성형체에 얕은 드로잉 드로 성형한 결과를 도 7 에, 또한 목표 형상으로 패드가 부착된 폼 성형한 결과를 도 8 에 나타낸다. 이 비교법 1 에 따른 경우에는, 제 1 공정의 얕은 드로잉 드로 성형시, 제 2 공정의 패드가 부착된 폼 성형시 모두 국소적인 판두께 감소가 발생하고 있어, 이 부위로부터의 파단이 염려된다.Further, in
다음으로, 본 발명법 1 의 실시에 있어서, 중간 성형체를 유한 요소법에 의해 프레스 성형 해석하였다. 도 3a, b 에 나타낸 바와 같이 세로벽의 일부와 천판면을 평면 요소와 절점으로 이산화하였다. 이산화할 때에 절점의 간격은 판두께와 동등한 약 1.2 ㎜ 로 하였다. 다음으로, 유한 요소 해석을 사용하여 각 평면 요소의 법선 방향으로 내압을 부여하였다. 그 결과를 도 4a 에 나타낸다. 이것을 중간 성형체의 형상으로 하고, 금형을 제작하여 드로 성형한 결과를 도 9 에 나타낸다. 도 6 과는 물론, 도 7 이나 도 8 과 비교해도 판두께 감소가 완화되어, 파단이 회피되고 있는 것을 알 수 있다.Next, in the implementation of the
또한, 제 2 공정으로서, 목표 형상을 갖는 금형으로 폼 성형을 실시한 결과를 도 10 에 나타낸다. 제 2 공정에 있어서도 현저한 판두께 감소가 발생하지 않고, 파단에 이르지 않아, 본 발명이 유효한 것이 확인되었다.In addition, as a 2nd process, the result of performing foam molding with the metal mold|die which has a target shape is shown in FIG. Also in the 2nd process, it did not generate|occur|produce a significant reduction in plate|board thickness, did not reach a fracture|rupture, but confirmed that this invention is effective.
(실시예 2)(Example 2)
도 11 에 나타내는 형상의 부재를, 프레스 성형에 의해 제작한다. 재료는 1180 ㎫ 급, 판두께 1.2 ㎜ 의 강판으로 한다.A member of the shape shown in FIG. 11 is produced by press molding. The material is a steel plate of 1180 MPa class and a plate thickness of 1.2 mm.
실시예 1 과 동일하게, 종래법으로는, 드로 공정의 1 공정만으로 하였다 (종래법 2).Similar to Example 1, in the conventional method, only one step of the drawing step was used (conventional method 2).
비교법으로는, 제 1 공정을 얕은 드로잉 드로 성형, 제 2 공정을 패드가 부착된 폼 성형으로 하였다 (비교법 2).As a comparative method, the 1st process was shallow drawing-draw molding, and the 2nd process was foam molding with a pad (comparative method 2).
본 발명법으로는, 제 1 공정을 드로 성형, 제 2 공정을 폼 성형으로 하였다 (본 발명법 2).In the method of the present invention, the first step was draw molding and the second step was foam molding (Invention Method 2).
먼저, 종래법 2 에서 성형한 결과를 도 12 에 나타낸다.First, the result of molding by the
동 도면에 나타낸 바와 같이, 종래법 2 에서는, 국소적으로 큰 판두께 감소가 발생하고, 이 부위로부터 파단을 일으킨다.As shown in the figure, in the
또, 비교법 2 에서 얕은 드로잉 드로 성형한 결과를 도 13 에, 또한 패드가 부착된 폼 성형한 결과를 도 14 에 나타낸다. 이 비교법 2 에 따른 경우에는, 제 1 공정의 얕은 드로잉 드로 성형시, 제 2 공정의 패드가 부착된 폼 성형시 모두, 국소적인 판두께 감소가 발생하고 있어, 역시 이 부위로부터의 파단이 일어나기 쉽다.Moreover, the result of shallow drawing draw molding in
다음으로, 본 발명법 2 의 실시에 있어서, 중간 성형체를 유한 요소법에 의해 프레스 성형 해석하였다. 도 15a, b 에 나타내는 바와 같이, 세로벽의 일부와 천판면을 평면 요소와 절점으로 이산화하였다. 이산화할 때에 절점의 간격은 판두께와 동등한 약 1.2 ㎜ 로 하였다. 다음으로, 유한 요소 해석을 사용하여 각 평면 요소의 법선 방향으로 내압을 부여한 결과를 도 16a 에 나타낸다 (또한, 도 16b 는, 목표 형상이다). 이것을 중간 성형체의 형상으로 하고, 드로 성형 금형에 의해 성형한 결과를 도 17 에 나타낸다. 도 12 와는 물론, 도 13 이나 도 14 와 비교해도 판두께 감소가 완화되어, 파단이 회피되고 있는 것을 알 수 있다.Next, in the implementation of
또한, 제 2 공정으로서 목표 형상을 갖는 금형으로 폼 성형을 실시한 결과를 도 18 에 나타낸다. 제 2 공정에 있어서도 현저한 판두께 감소가 발생하지 않고, 파단에 이르지 않아, 본 발명이 유효한 것이 확인되었다.18 shows a result of performing foam molding with a mold having a target shape as the second step. Also in the 2nd process, it did not generate|occur|produce a significant reduction in plate|board thickness, did not reach a fracture|rupture, but confirmed that this invention is effective.
1 ∼ 8 : 돌출부 영역의 각 절점
10 : 성형 부재
11 : 천판부
12 : 세로벽부
13 : 플랜지
14 : 돌기부1 to 8: each node of the protrusion region
10: molded member
11: top plate part
12: vertical wall part
13: flange
14: protrusion
Claims (1)
먼저, 프레스 성형 해석에 의해, 상기 돌기부 영역의 천판부에 대해, 하기에 서술하는 S1, S2 의 순서로, 목표로 하는 형상과 표면적이 탄성 변형 범위 내에서 동일하고 또한 성형이 간이한 예비 성형 형상을 구하고,
이어서, 금속 소판을, 구한 상기 예비 성형 형상으로 프레스 성형하고, 그리고 나서, 해당 지점을 목표로 하는 최종 형상으로 폼 성형하는, 판재의 프레스 성형 방법.
S1 : 목표 형상의 돌기부 영역을 유한 요소 해석용의 평면 요소와 절점으로 이산화한다
S2 : 이산화된 부위에 대하여, 그 내측으로부터 평면 요소의 법선 방향으로 내력을 가하고, 다음의 조건 a, b 하에서 변형시킨다
(a) 구성하는 평면 요소의 변형은 탄성 변형 범위 내
(b) 이웃하는 평면 요소끼리의 각도는 변화 자유When a molded member having a hat-shaped cross-section comprising a top plate portion, a vertical wall portion, and a flange, and having a protrusion in a closed protrusion shape on the top plate portion, is press-molded from a metal platelet,
First, according to press forming analysis, for the top plate portion of the protrusion region, in the order of S1 and S2 described below, the target shape and the surface area are the same within the elastic deformation range, and the preformed shape is easy to form. to save
Next, a press forming method of a sheet material, wherein the metal platelet is press-formed into the obtained preform shape, and then form-formed into a final shape targeted at the point.
S1: Discretize the projection region of the target shape into planar elements and nodes for finite element analysis.
S2: For the discretized region, a proof force is applied from the inside in the direction normal to the planar element, and deformed under the following conditions a and b
(a) the deformation of the constituting planar element is within the elastic deformation range
(b) The angle between neighboring planar elements is free to change
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